c2c67d0516aaece52bc0c5e2ce3a566f8e1628c3
[ffmpeg.git] / libavdevice / v4l.c
1 /*
2  * Linux video grab interface
3  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard.
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
23 #include "config.h"
24 #include "libavutil/rational.h"
25 #include "libavformat/avformat.h"
26 #include "libavcodec/dsputil.h"
27 #include <unistd.h>
28 #include <fcntl.h>
29 #include <sys/ioctl.h>
30 #include <sys/mman.h>
31 #include <sys/time.h>
32 #define _LINUX_TIME_H 1
33 #include <linux/videodev.h>
34 #include <time.h>
35 #include <strings.h>
36
37 typedef struct {
38     int fd;
39     int frame_format; /* see VIDEO_PALETTE_xxx */
40     int use_mmap;
41     AVRational time_base;
42     int64_t time_frame;
43     int frame_size;
44     struct video_capability video_cap;
45     struct video_audio audio_saved;
46     struct video_window video_win;
47     uint8_t *video_buf;
48     struct video_mbuf gb_buffers;
49     struct video_mmap gb_buf;
50     int gb_frame;
51 } VideoData;
52
53 static const struct {
54     int palette;
55     int depth;
56     enum PixelFormat pix_fmt;
57 } video_formats [] = {
58     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV420P, .depth = 12, .pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P },
59     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV422,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
60     {.palette = VIDEO_PALETTE_UYVY,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_UYVY422 },
61     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUYV,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
62     /* NOTE: v4l uses BGR24, not RGB24 */
63     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB24,   .depth = 24, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR24   },
64     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB565,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR565  },
65     {.palette = VIDEO_PALETTE_GREY,    .depth = 8,  .pix_fmt = PIX_FMT_GRAY8   },
66 };
67
68
69 static int grab_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
70 {
71     VideoData *s = s1->priv_data;
72     AVStream *st;
73     int video_fd;
74     int desired_palette, desired_depth;
75     struct video_tuner tuner;
76     struct video_audio audio;
77     struct video_picture pict;
78     int j;
79     int vformat_num = FF_ARRAY_ELEMS(video_formats);
80
81     if (ap->time_base.den <= 0) {
82         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
83         return -1;
84     }
85     s->time_base = ap->time_base;
86
87     s->video_win.width = ap->width;
88     s->video_win.height = ap->height;
89
90     st = av_new_stream(s1, 0);
91     if (!st)
92         return AVERROR(ENOMEM);
93     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
94
95     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
96     if (video_fd < 0) {
97         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
98         goto fail;
99     }
100
101     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
102         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
103         goto fail;
104     }
105
106     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
107         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
108         goto fail;
109     }
110
111     /* no values set, autodetect them */
112     if (s->video_win.width <= 0 || s->video_win.height <= 0) {
113         if (ioctl(video_fd, VIDIOCGWIN, &s->video_win, sizeof(s->video_win)) < 0) {
114             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGWIN: %s\n", strerror(errno));
115             goto fail;
116         }
117     }
118
119     if(avcodec_check_dimensions(s1, s->video_win.width, s->video_win.height) < 0)
120         return -1;
121
122     desired_palette = -1;
123     desired_depth = -1;
124     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
125         if (ap->pix_fmt == video_formats[j].pix_fmt) {
126             desired_palette = video_formats[j].palette;
127             desired_depth = video_formats[j].depth;
128             break;
129         }
130     }
131
132     /* set tv standard */
133     if (ap->standard && !ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
134         if (!strcasecmp(ap->standard, "pal"))
135             tuner.mode = VIDEO_MODE_PAL;
136         else if (!strcasecmp(ap->standard, "secam"))
137             tuner.mode = VIDEO_MODE_SECAM;
138         else
139             tuner.mode = VIDEO_MODE_NTSC;
140         ioctl(video_fd, VIDIOCSTUNER, &tuner);
141     }
142
143     /* unmute audio */
144     audio.audio = 0;
145     ioctl(video_fd, VIDIOCGAUDIO, &audio);
146     memcpy(&s->audio_saved, &audio, sizeof(audio));
147     audio.flags &= ~VIDEO_AUDIO_MUTE;
148     ioctl(video_fd, VIDIOCSAUDIO, &audio);
149
150     ioctl(video_fd, VIDIOCGPICT, &pict);
151 #if 0
152     printf("v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
153            pict.colour,
154            pict.hue,
155            pict.brightness,
156            pict.contrast,
157            pict.whiteness);
158 #endif
159     /* try to choose a suitable video format */
160     pict.palette = desired_palette;
161     pict.depth= desired_depth;
162     if (desired_palette == -1 || ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict) < 0) {
163         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
164             pict.palette = video_formats[j].palette;
165             pict.depth = video_formats[j].depth;
166             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
167                 break;
168         }
169         if (j >= vformat_num)
170             goto fail1;
171     }
172
173     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGMBUF, &s->gb_buffers) < 0) {
174         /* try to use read based access */
175         int val;
176
177         s->video_win.x = 0;
178         s->video_win.y = 0;
179         s->video_win.chromakey = -1;
180         s->video_win.flags = 0;
181
182         if (ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, s->video_win) < 0) {
183             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCSWIN: %s\n", strerror(errno));
184             goto fail;
185         }
186
187         s->frame_format = pict.palette;
188
189         val = 1;
190         if (ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val) < 0) {
191             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
192             goto fail;
193         }
194
195         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
196         s->use_mmap = 0;
197     } else {
198         s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, video_fd, 0);
199         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
200             s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, video_fd, 0);
201             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
202                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
203                 goto fail;
204             }
205         }
206         s->gb_frame = 0;
207         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
208
209         /* start to grab the first frame */
210         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
211         s->gb_buf.height = s->video_win.height;
212         s->gb_buf.width = s->video_win.width;
213         s->gb_buf.format = pict.palette;
214
215         if (ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
216             if (errno != EAGAIN) {
217             fail1:
218                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
219             } else {
220                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
221             }
222             goto fail;
223         }
224         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
225           s->gb_buf.frame = j;
226           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
227         }
228         s->frame_format = s->gb_buf.format;
229         s->use_mmap = 1;
230     }
231
232     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
233         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
234             s->frame_size = s->video_win.width * s->video_win.height * video_formats[j].depth / 8;
235             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
236             break;
237         }
238     }
239
240     if (j >= vformat_num)
241         goto fail;
242
243     s->fd = video_fd;
244
245     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
246     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
247     st->codec->width = s->video_win.width;
248     st->codec->height = s->video_win.height;
249     st->codec->time_base = s->time_base;
250     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
251
252     return 0;
253  fail:
254     if (video_fd >= 0)
255         close(video_fd);
256     return AVERROR(EIO);
257 }
258
259 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
260 {
261     uint8_t *ptr;
262
263     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
264            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
265
266     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
267     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
268
269     /* Setup to capture the next frame */
270     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
271     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
272         if (errno == EAGAIN)
273             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
274         else
275             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
276         return AVERROR(EIO);
277     }
278
279     /* This is now the grabbing frame */
280     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
281
282     return s->frame_size;
283 }
284
285 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
286 {
287     VideoData *s = s1->priv_data;
288     int64_t curtime, delay;
289     struct timespec ts;
290
291     /* Calculate the time of the next frame */
292     s->time_frame += INT64_C(1000000);
293
294     /* wait based on the frame rate */
295     for(;;) {
296         curtime = av_gettime();
297         delay = s->time_frame * s->time_base.num / s->time_base.den - curtime;
298         if (delay <= 0) {
299             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->time_base.num / s->time_base.den) {
300                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
301                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
302             }
303             break;
304         }
305         ts.tv_sec = delay / 1000000;
306         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
307         nanosleep(&ts, NULL);
308     }
309
310     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
311         return AVERROR(EIO);
312
313     pkt->pts = curtime;
314
315     /* read one frame */
316     if (s->use_mmap) {
317         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
318     } else {
319         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
320             return AVERROR(EIO);
321         return s->frame_size;
322     }
323 }
324
325 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
326 {
327     VideoData *s = s1->priv_data;
328
329     if (s->use_mmap)
330         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
331
332     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
333        return its state correctly */
334     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
335     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
336
337     close(s->fd);
338     return 0;
339 }
340
341 AVInputFormat v4l_demuxer = {
342     "video4linux",
343     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux device grab"),
344     sizeof(VideoData),
345     NULL,
346     grab_read_header,
347     grab_read_packet,
348     grab_read_close,
349     .flags = AVFMT_NOFILE,
350 };